JP2023076887A - Interference filter, spectroscopic measuring device, and spectroscopic measuring system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、干渉フィルター、分光測定装置、及び分光測定システムに関する。 The present invention relates to interference filters, spectroscopic measurement devices, and spectroscopic measurement systems.
従来、入射光から所定の波長の光を分光する干渉フィルターが知られている(例えば、特許文献1)。
例えば、特許文献1に記載の干渉フィルターは、いわゆるファブリーペローエタロンであり、ギャップを介して互いに対向する第1反射膜及び第2反射膜を有し、静電アクチュエーターを用いて第1反射膜及び第2反射膜の間の距離が変更可能となる。
このような干渉フィルターでは、第1反射膜及び第2反射膜の間で光を多重反射させ、干渉により強め合った所定波長をピーク波長として、第1反射膜や第2反射膜の膜構成、撓み状態等に応じた所定の半値幅の波長域の光が透過される。
2. Description of the Related Art Conventionally, an interference filter that disperses light of a predetermined wavelength from incident light is known (for example, Patent Document 1).
For example, the interference filter described in
In such an interference filter, light is multiple-reflected between the first reflective film and the second reflective film, and the peak wavelength is a predetermined wavelength that is strengthened by interference. Light in a wavelength range with a predetermined half-value width corresponding to the bending state or the like is transmitted.
しかしながら、特許文献1に記載のような干渉フィルターでは、第1反射膜及び第2反射膜の距離に応じたピーク波長を中心とした光が透過されるが、その他の波長の光は光入射側に反射される。
したがって、このような干渉フィルターを透過した光を、例えば撮像素子等の光検出素子で検出する場合、検出される光量が低下する、との課題がある。また、特許文献1に記載のような干渉フィルターに用いられる反射膜は、入射光の一部を透過させるが、その他は、反射膜により反射、吸収、散乱されるため、その分の光がロスとなり、光検出素子で検出される光の光量はより低減する。
However, in the interference filter as described in
Therefore, when the light that has passed through such an interference filter is detected by a photodetector such as an image pickup device, there is a problem that the amount of detected light decreases. In addition, although a reflective film used in an interference filter as described in
本開示の第一態様に係る干渉フィルターは、ギャップを介して互いに対向する第一光学領域及び第二光学領域と、前記第一光学領域及び前記第二光学領域の間の距離を変更する距離変更部と、を備え、前記第一光学領域は、光を通過させる第一通過部と、光を反射させる第一反射部とを含み、前記第二光学領域は、光を通過させる第二通過部と、光を反射させる第二反射部とを含み、前記第一光学領域の前記第二光学領域とは反対側を光入射側とし、前記第二光学領域の前記第一光学領域とは反対側を光出射側とした場合に、前記光入射側から入射される入射光の一部は、前記第一通過部を通過し、前記第二反射部及び前記第一反射部で順に反射され、前記第二通過部を通過する反射成分光となり、他の一部は、前記第一通過部を通過し、前記第二反射部及び前記第一反射部で反射されずに前記第二通過部を通過する通過成分光となり、前記反射成分光と前記通過成分光とが前記光出射側に出射される。 The interference filter according to the first aspect of the present disclosure includes a first optical region and a second optical region facing each other across a gap, and a distance changer that changes the distance between the first optical region and the second optical region wherein the first optical region includes a first passing portion that transmits light and a first reflecting portion that reflects light, and the second optical region includes a second passing portion that transmits light and a second reflecting portion for reflecting light, the side opposite to the second optical region of the first optical region is the light incident side, and the side opposite to the first optical region of the second optical region is the light emission side, part of the incident light that enters from the light incidence side passes through the first passing section, is reflected in order by the second reflecting section and the first reflecting section, and The reflected component light passes through the second passing section, and the other portion passes through the first passing section and passes through the second passing section without being reflected by the second reflecting section and the first reflecting section. The reflected component light and the passing component light are emitted to the light emitting side.
第一態様の干渉フィルターは、前記第一光学領域を有する第一基板と、前記第二光学領域を有する第二基板と、を備え、前記第一光学領域は、前記第一基板の前記第二基板に対向する面に設けられ、前記第一通過部を構成する複数の第一孔部を有し、前記第一孔部以外の部分が前記第一反射部を構成する第一ミラーにより構成され、前記第二光学領域は、前記第二基板の前記第一基板に対向する面に設けられ、前記第二通過部を構成する複数の第二孔部を有し、前記第二孔部以外の部分が前記第二反射部を構成する第二ミラーにより構成されている。 The interference filter of the first aspect comprises a first substrate having the first optical region and a second substrate having the second optical region, wherein the first optical region is the second optical region of the first substrate. provided on a surface facing the substrate and having a plurality of first holes forming the first passing portion, and a portion other than the first hole portions being constituted by a first mirror forming the first reflecting portion; , the second optical region is provided on a surface of the second substrate facing the first substrate, has a plurality of second holes constituting the second passing portion, and has a plurality of second holes other than the second holes A portion is composed of a second mirror that constitutes the second reflecting portion.
第一態様の干渉フィルターにおいて、前記入射光の進行方向で、前記第一光学領域を前記第二光学領域に投影した際に、前記第一通過部は、前記第二通過部の一部及び前記第二反射部の一部に重なり、前記第二通過部は、前記第一通過部の一部及び前記第一反射部の一部に重なる。 In the interference filter of the first aspect, when the first optical region is projected onto the second optical region in the direction in which the incident light travels, the first passing section includes a part of the second passing section and the It overlaps a portion of the second reflecting portion, and the second passing portion overlaps a portion of the first passing portion and a portion of the first reflecting portion.
本開示の第二態様の分光測定装置は、上述した第一態様の干渉フィルターと、前記干渉フィルターの前記光出射側から出射された光を検出する光検出部と、を備える。 A spectroscopic measurement device according to a second aspect of the present disclosure includes the interference filter according to the first aspect described above, and a light detection section that detects light emitted from the light emission side of the interference filter.
第二態様の分光測定装置において、前記光検出部の光軸に対して、前記干渉フィルターの設置角度を変更する角度調整部をさらに備える。 The spectroscopic measurement device of the second aspect further includes an angle adjustment section that changes the installation angle of the interference filter with respect to the optical axis of the light detection section.
本開示の第三態様に係る分光測定システムは、第二態様の分光測定装置と、前記光検出部から出力される信号値に基づいて、前記入射光に含まれる各波長の光の光強度を算出するプロセッサーと、を備え、前記プロセッサーは、フーリエ解析により前記ギャップを変化させた際の前記信号値の変化から前記各波長の光の光強度を算出する。 A spectroscopic measurement system according to a third aspect of the present disclosure includes a spectroscopic measurement device according to the second aspect, and based on a signal value output from the photodetector, the light intensity of light of each wavelength included in the incident light is determined. a calculating processor, wherein the processor calculates the light intensity of the light of each wavelength from the change in the signal value when the gap is changed by Fourier analysis.
[第一実施形態]
以下、第一実施形態について説明する。
図1は、本実施形態の分光測定システムを示す概略図である。
本実施形態の分光測定システム1は、図1に示すように、分光測定装置10と、分光測定装置10を制御する制御装置20とを備えて構成されている。
[First embodiment]
A first embodiment will be described below.
FIG. 1 is a schematic diagram showing the spectroscopic measurement system of this embodiment.
A
[分光測定装置10の構成]
分光測定装置10は、測定対象Wで反射、または測定対象Wを透過した光の各波長の光強度を分析し、分光スペクトルを測定する装置である。なお、本実施形態では、測定対象Wで反射した測定対象光を測定する例を示すが、測定対象Wとして、例えば液晶パネル等の発光体を用いる場合、当該発光体から発光された光を測定対象光としてもよい。また、分光測定装置10としては、分光スペクトルを測定する装置を例示するが、分光測定装置10を分光カメラとして機能させてもよい。
[Configuration of spectrometer 10]
The
分光測定装置10は、図1に示すように、測定対象Wで反射された光を導く光学系11と、干渉フィルター100と、光検出部12と、モジュール制御部13と、を含んで構成されている。
As shown in FIG. 1, the
[干渉フィルター100の構成]
図2は、本実施形態の干渉フィルター100の概略構成と、当該干渉フィルター100と光検出部12との位置関係を示す図である。
本実施形態の干渉フィルター100は、第一基板110と、第二基板120とを備えている。第一基板110及び第二基板120は、透光性基板であり、例えば分光測定装置10により可視光域に対する分光測定を行う場合には、ソーダガラス、結晶性ガラス、石英ガラス等を使用でき、近赤外域や赤外域に対する分光測定を行う場合には、シリコン等を用いてもよい。すなわち、第一基板110及び第二基板120は、分光測定装置10で行われる分光測定の測定対象波長域の光を透光可能な基板により形成される。
第一基板110の第二基板120に対向する面には、第一光学領域130が設けられており、第二基板120の第一基板110に対向する面には、第二光学領域140が設けられている。これらの第一光学領域130及び第二光学領域140は、ギャップGを介して対向して配置されている。また、干渉フィルター100には、第一光学領域130及び第二光学領域140の距離を変化させる静電アクチュエーター150(距離変更部)が設けられている。
以下、このような干渉フィルター100について詳細に説明する。
なお、以降の説明に当たり、第一基板110及び第二基板120の基板厚み方向をZ方向とし、Z方向から見た平面視を、フィルター平面視と称する。また、本実施形態では、フィルター平面視において、第一光学領域130の中心点及び第二光学領域140の中心点は一致するものとし、フィルター平面視におけるこれらの中心点を通る直線をフィルター中心軸LFとする。
[Configuration of interference filter 100]
FIG. 2 is a diagram showing the schematic configuration of the
The
A first
The
In the following description, the substrate thickness direction of the
[第一基板110の構成]。
第一基板110は、図2に示すように、例えばエッチング等により形成された電極配置溝111、及びミラー設置部112を備える。
電極配置溝111は、例えば、第一基板110の基板中央に形成される略環状に形成された凹状溝であり、静電アクチュエーター150を構成する第一電極151が配置される。第一電極151は、電極配置溝111の溝底面に直接設けてもよく、溝底面の上に他の薄膜層を設け、当該薄膜層の上に設置してもよい。
[Configuration of first substrate 110].
The
The
第一電極151は、例えば、略環状に形成されており、好ましくは円環状に形成されている。なお、ここで述べる略環状とは、例えばC字形状等、一部に切欠きがある形状をも含むものである。また、本実施形態では、1つの第一電極151が設けられる例を示すが、例えば、複数の円環状の電極が同心円で配置され、これらの複数の電極がそれぞれ独立(絶縁されている)構成などとしてもよい。
この第一電極151には、図示略の引出電極が接続されており、引出電極を介して、モジュール制御部13(図1参照)に接続される。
The
A lead electrode (not shown) is connected to the
ミラー設置部112は、フィルター平面視において、電極配置溝111の中心に配置され、例えば、第二基板120側に突出して形成されている。ミラー設置部112の突出先端面には、第一光学領域130を構成する第一ミラー131が設けられている。
The
なお、本実施形態では、ミラー設置部112が電極配置溝111の溝底面よりも第二基板120に向かって突出する構成を例示するが、これに限定されない。例えば、ミラー設置部112が凹状に形成され、ミラー設置部112の底面が、電極配置溝111の溝底面より第二基板120から離れて位置し、当該底面に第一ミラー131が設けられてもよい。或いは、ミラー設置部112が、電極配置溝111の溝底面と同一平面であってもよい。
In this embodiment, the configuration in which the
図3は、第一ミラー131の一例を示す平面図である。
第一ミラー131は、図3に示すように、Z方向から見た平面視で、複数の第一孔部131Aが設けられている。本実施形態では、これらの第一孔部131Aは、光を通過させる第一通過部を構成する。また、第一ミラー131において、第一孔部131A以外の部分は、光を反射させる第一反射部131Bとなる。
本実施形態では、図3に示すように、第一孔部131Aは、Z方向に直交するY方向に長手となるスリット状に形成され、当該第一孔部131Aを囲うように第一反射部131Bが設けられている。
FIG. 3 is a plan view showing an example of the
As shown in FIG. 3, the
In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the
第一ミラー131は、ミラー設置部112に直接設けてもよいし、ミラー設置部112の上に透光性の他の薄膜(層)を設け、その上に設置してもよい。
また、通常、ファブリーペローエタロンに用いられる反射膜は、入射光の一部を透過し、一部を反射させる半透過性の膜材が用いられる。これに対して、本実施形態では、第一ミラー131として、入射光を全反射させる反射膜を用いることができる。第一ミラー131の素材は特に限定されず、例えばAg等の金属膜や、Ag合金等、導電性の合金膜を用いることができる。Ag等の金属膜を用いる場合、Agの劣化を抑制するため保護膜を形成してもよい。
また、例えば高屈折率層をTiO2、低屈折率層をSiO2とし、高屈折率層と低屈折率層とを交互に積層して形成された誘電体多層膜を用いてもよく、誘電体多層膜及び金属膜を積層した反射膜や、誘電体単層膜及び合金膜を積層した反射膜等を用いてもよい。
The
Moreover, a semi-transmissive film material that transmits a part of incident light and reflects a part of the incident light is usually used for the reflective film used in the Fabry-Perot etalon. In contrast, in the present embodiment, a reflecting film that totally reflects incident light can be used as the
Alternatively, for example, a dielectric multilayer film may be used in which the high refractive index layer is TiO 2 and the low refractive index layer is SiO 2 , and the high refractive index layer and the low refractive index layer are alternately laminated. A reflective film obtained by laminating a dielectric multilayer film and a metal film, a reflective film obtained by laminating a dielectric single-layer film and an alloy film, or the like may be used.
第一光学領域130は、第二基板120に設けられる第二光学領域140に対して、ギャップGを介して対向する。
ここで、本実施形態では、ミラー131,141のギャップGが、静電アクチュエーター150を構成する第一電極151及び第二電極152のギャップよりも小さくなる例を示すが、これに限定されない。例えば、測定対象光として赤外線や遠赤外線を用いる場合等、測定対象光の波長域によっては、ギャップGが電極151,152間のギャップよりも大きくなる構成としてもよい。この場合、上述したように、第一基板110のミラー設置部112を凹状に形成する。
The first
Here, in this embodiment, an example in which the gap G between the
第一基板110において、電極配置溝111やミラー設置部112等の凹部が設けられていない面は、図示略の接合膜を介して第二基板120に接合される。
The surface of the
[第二基板120の構成]
第二基板120は、図2に示すように、フィルター中心軸LFを中心とした可動部121と、可動部121と同軸であり可動部121を保持するダイアフラム部122と、ダイアフラム部122の外側に設けられた基板外周部123と、を備えている。
[Configuration of Second Substrate 120]
The
可動部121は、ダイアフラム部122よりも厚みが大きく形成され、例えば、本実施形態では、第二基板120(基板外周部123)の厚みと同一寸法に形成されている。この可動部121の第一基板110に対向する面には、第一光学領域130に対向する第二光学領域140が設けられる。具体的には、第二光学領域140は、第二ミラー141により構成されている。第二ミラー141は、可動部121に直接設けてもよいし、他の薄膜(層)を設け、その上に設置してもよい。
The
第二ミラー141は、可動部121の中心部に、第一ミラー131とギャップGを介して対向して設けられる。この第二ミラー141としては、上述した第一ミラー131と略同一の構成の反射膜が用いられる。つまり、第二ミラー141は、第一ミラー131と同様、入射光を全反射させる膜材や膜厚で形成されてもよく、例えばAg等の金属膜や、Ag合金等の合金膜、誘電体多層膜等を用いることができる。
また、第二ミラー141は、図3に示す第一ミラー131と同様、Z方向から見た平面視で、Y方向にスリット状となる複数の第二孔部141Aが設けられており、本実施形態では、この第二孔部141Aは、光を通過させる第二通過部を構成する。また、第二ミラー141において、第二孔部141A以外の部分は、光を反射させる第二反射部141Bとなり、本実施形態では、第二反射部141Bは、第二孔部141Aを囲って設けられている。
The
3, the
ここで、本実施形態では、図2に示すように、第二ミラー141をZ方向に沿って第一光学領域130に投影した場合に、第二孔部141Aが第一反射部131Bと重なり、第二反射部141Bが第一孔部131Aと重なるように、第二ミラー141が配置されている。
Here, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, when the
ダイアフラム部122は、可動部121の周囲を囲い、基板外周部123と可動部121とを連結するダイアフラムであり、可動部121よりも厚みが小さく形成されている。このようなダイアフラム部122は、可動部121よりも撓みやすく、僅かな応力により、可動部121を第一基板110側に変位させることが可能となる。この際、可動部121がダイアフラム部122よりも厚み寸法が大きく、剛性が大きくなるため、可動部121が第一基板110側に引っ張られた場合でも、可動部121の形状変化を抑制できる。
なお、本実施形態では、ダイアフラム状のダイアフラム部122を例示するが、これに限定されず、例えば、可動部121のフィルター中心軸LFを中心として、等角度間隔で配置された梁状の連結部が設けられる構成などとしてもよい。
The
In this embodiment, the diaphragm-shaped
第二電極152は、第一電極151と同様、略環状に形成されており、好ましくはフィルター中心軸LFを中心に略円環状に形成されている。また、第二電極152は、第一電極151と同様、例えばC字状等、円環の一部が切り欠かれた形状に構成されていてもよく、複数の環状の電極により構成されていてもよい。
なお、本実施形態では、第二電極152は、ダイアフラム部122に設けられる例を示すが、これに限定されず、例えば、可動部121に第二電極152が設けられる構成としてもよく、可動部121からダイアフラム部122に亘って第二電極152が設けられる構成としてもよい。
Like the
In the present embodiment, an example in which the
第二電極152には、図示略の引出電極が接続され、当該引出電極を介して、引出電極を介して、モジュール制御部13(図1参照)に接続される。
An extraction electrode (not shown) is connected to the
基板外周部123は、フィルター平面視においてダイアフラム部122より外に設けられる部分である。この基板外周部123は、図示略の接合層を介して第一基板110に接合されている。
The board|substrate outer
[分光測定装置10の他の構成]
次に、分光測定装置10の他の構成について説明する。
光学系11は、測定対象Wで反射または透過された光を、干渉フィルター100、及び光検出部12に導く複数のレンズや絞り等により構成されている。光学系11としては、例えば、入射光が入射される入射レンズ、入射光を平行光にするコリメータレンズ、光検出部12に光を集光させる集光レンズ等が含まれてもよい。また、分光測定装置10を分光カメラとして機能させる場合、光検出部12としてイメージセンサーを用いるが、この場合、光学系として、イメージセンサーに画像光を結像させる結像レンズや、テレセントリック光学系が含まれてもよい。
[Another configuration of the spectrometer 10]
Next, another configuration of the
The
光検出部12は、光を受光することで、受光した光の強度に応じた信号を出力する。光検出部12としては、CCD(Charge-Coupled Device)センサーや、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサーなどを用いることができる。上述したように、光検出部12は、複数の画素を有し、画素毎の信号を出力するイメージセンサーであってもよい。
The
モジュール制御部13は、干渉フィルター100や、光検出部12に接続されて、分光測定装置10の動作を制御する制御回路である。具体的には、モジュール制御部13は、干渉フィルター100の静電アクチュエーター150に印加する駆動電圧を制御する。また、モジュール制御部13は、光検出部12から出力される受光信号を受信し、当該受光信号を制御装置20に送信する。
The
[光検出部に対する干渉フィルターの位置]
次に、本実施形態における、干渉フィルター100と光検出部12との位置関係について説明する。
本実施形態では、図2に示すように、干渉フィルター100は、フィルター中心軸LFが光検出部12の光軸LDに対して傾斜するように配置されている。本実施形態では、上述したように、フィルター平面視において、第一ミラー131の第一孔部131Aと第二ミラー141の第二反射部141Bとが重なり、第一ミラー131の第一反射部131Bと第二ミラー141の第二孔部141Aとが重なる。
したがって、フィルター中心軸LFが、光検出部12の光軸LDに対して傾斜しており、光軸LDに沿って干渉フィルター100に入射した光のうち、第一孔部131Aに入射した光の一部は、そのまま第二孔部141Aを通過して光検出部12に向かう。当該光成分は、本開示の通過成分光となる。
一方、光軸LDに沿って干渉フィルター100の第一孔部131Aに入射した光の残りの一部は、第二反射部141Bで反射された後、第一反射部131Bで反射されて、第二孔部141Aを通過して光検出部12に向かう。当該光成分は、本開示の反射成分光となる。
つまり、本実施形態では、通過成分光と反射成分光との干渉光が得られるように、第一孔部131A及び第二孔部141AのX方向の幅(スリット幅)、第一反射部131B及び第二反射部141BのX方向の幅、フィルター中心軸LFの光軸LDに対する角度がそれぞれ設定されている。
[Position of interference filter with respect to photodetector]
Next, the positional relationship between the
In this embodiment, as shown in FIG. 2, the
Therefore, the filter central axis LF is inclined with respect to the optical axis LD of the
On the other hand, the remaining part of the light incident on the
That is, in the present embodiment, the X-direction width (slit width) of the
このような本実施形態では、通過成分光と反射成分光との干渉光が干渉フィルター100から出力される。通過成分光と反射成分光との光路長差lは、静電アクチュエーター150に印加する駆動電圧に応じたギャップGの距離lGと、フィルター中心軸LFの光軸LDに対する傾斜角θとによって定まり、l=2lG/cosθとなる。そして、光路長差lによって、干渉により強め合い光の波長が変化する。つまり、l=nλ(ただし、nは自然数)を満たす波長λの光が干渉によって強め合って干渉フィルター100から出力される。
本実施形態では、静電アクチュエーター150への駆動電圧によって、ギャップGの距離lGを変化させることができ、これにより、干渉によって強め合う光の波長λを変化させることができる。
In this embodiment, interference light between the transmitted component light and the reflected component light is output from the
In this embodiment, the driving voltage to the
なお、本実施形態では、第一ミラー131及び第二ミラー141として、光透過性を有さない例を示す。すなわち、第一基板110側から、第一光学領域130の第一反射部131Bに入射した光は、第一基板110側に反射され、ギャップG内に透過しないものとする。
In addition, in this embodiment, the
[制御装置20の構成]
制御装置20は、分光測定装置10の測定結果に基づいて、測定対象Wの分光スペクトルの解析を行う。
制御装置20は、例えば、パーソナルコンピューター、スマートフォン、タブレット端末等の一般的なコンピューターにより構成することができ、図1に示すように、記憶部21、及び1つ又は複数のプロセッサー22を含んで構成されている。
記憶部21は、分光測定システム1で実施する分光測定に係る各種データや、各種プログラムを記憶する。
各種データとしては、例えば、干渉フィルター100の静電アクチュエーター150を駆動する際の電圧テーブル等が挙げられる。電圧テーブルとしては、例えば、ギャップGの距離lGと、静電アクチュエーター150に印加する駆動電圧と、の関係を記憶する。ギャップGの距離lGに代えて、通過成分光と反射成分光との光路長差lが記録されていてもよい。
[Configuration of control device 20]
The
The
The
Various data include, for example, a voltage table for driving the
プロセッサー22は、記憶部21に記憶されたプログラムを読み込み実行することで、各種機能を実現し、例えば、本実施形態では、図1に示すように、測定指令部221、及び解析部222として機能する。
The
測定指令部221は、分光測定装置10を制御して、測定対象Wに対する測定を実施させ、干渉フィルター100におけるギャップGの距離lGを順次変化させた際の、各距離lGに対する光検出部12からの受光信号の信号値を測定結果として取得する。
The
なお、上述したように、距離lGは、静電アクチュエーター150に対して印加する駆動電圧によって変化するものであり、駆動電圧に対して距離lGが1対1で対応する。また、距離lGの変動により、通過成分光と反射成分光のとの光路長差lが変動し、これにより、干渉により強め合う光の中心波長が変化する。したがって、各距離lGに対する受光信号の信号値に代えて、静電アクチュエーター150に印加する駆動電圧に対する受光信号の信号値を測定結果として取得してもよく、光路長差lに対する受光信号の信号値を測定結果として取得してもよい。
As described above, the distance lG varies depending on the drive voltage applied to the
解析部222は、取得した測定結果を解析し、測定対象Wの分光測定を行う。例えば、本実施形態では、解析部222は、フーリエ解析を用いて測定結果を解析することで、測定対象Wからの入射光に含まれる各波長の光の光強度をそれぞれ算出、すなわち、分光スペクトルを算出する。
The
[分光測定システム1の分光測定方法]
次に、上記のような分光測定システム1の分光測定方法について説明する。
図4は、本実施形態の分光測定システム1における分光測定方法を示すフローチャートである。
本実施形態の分光測定システム1において、測定対象Wの分光測定を実施する場合、まず、分光測定装置10を用いて測定対象Wの測定を行う(ステップS1)。
例えば、制御装置20の測定指令部221は、干渉フィルター100のギャップGを予め設定された複数の距離lG(複数の光路長差l)に順次変更し、その各々において、光検出部12で受光量を測定させる。この場合、測定指令部221は、記憶部21の電圧テーブルから、各距離lG(各光路長差l)に対応する静電アクチュエーターへ印加する駆動電圧を読み出し、分光測定装置10に出力する。これにより分光測定装置10は、干渉フィルター100の静電アクチュエーター150に印加する駆動電圧を順次切り替えて、光検出部12から出力される受光信号を測定する。
そして、分光測定装置10は、ギャップGを各距離lGに設定した際の各々の受光信号の信号値を測定結果として制御装置20に出力する。
[Spectroscopic measurement method of spectroscopic measurement system 1]
Next, the spectroscopic measurement method of the
FIG. 4 is a flowchart showing a spectroscopic measurement method in the
In the
For example, the
Then, the
測定指令部221が、分光測定装置10から測定結果を取得すると、解析部222は、測定結果をフーリエ解析することで、各波長に対する光強度を算出する(ステップS2)。
図5は、測定対象Wに対する測定結果と、フーリエ解析により得られる各波長の光強度の一例を示す図である。
図5において、実線は、光路長差を100nmから2500nmまで変化させた場合の受信信号の信号強度の変化を示したものである。破線は、光検出部12で受光された光において、400nmの波長の光成分のみの信号強度を示し、一点鎖線は、光検出部12で受光された光において、700nmの波長の光成分のみの信号強度を示している。
測定指令部221は、例えば図5の実線にて示される測定結果を取得する。そして、解析部222は、当該測定結果をフーリエ解析することで、図5の破線や一点鎖線で示される、測定結果に含まれる複数の波形を解析し、各波形に対応する波長λとその信号強度とを解析する。なお、図5に示す例は、説明の簡略化のため、同一信号強度の2つの波長成分が解析される例であるが、実際には、それぞれ信号強度が異なる複数の波長に対応する波形が解析され、各波長成分に対する信号強度がそれぞれ算出される。
When the
FIG. 5 is a diagram showing an example of the measurement results for the object W to be measured and the light intensity of each wavelength obtained by Fourier analysis.
In FIG. 5, the solid line shows the change in signal strength of the received signal when the optical path length difference is changed from 100 nm to 2500 nm. The dashed line indicates the signal intensity of only the light component with a wavelength of 400 nm in the light received by the
The
[本実施形態の作用効果]
本実施形態の干渉フィルター100は、ギャップGを介して互いに対向する第一光学領域130及び第二光学領域140と、第一光学領域130及び第二光学領域140の間の距離を変更する距離変更部としての静電アクチュエーター150と、を備える。第一光学領域130は、光を通過させる第一通過部である第一ミラー131の第一孔部131Aと、光を反射させる第一ミラー131の第一反射部131Bとを含んで構成される。また、第二光学領域140は、光を通過させる第二通過部としての第二ミラー141の第二孔部141Aと、光を反射させる第二ミラー141の第二反射部141Bとを含んで構成される。第一基板110の第二基板120とは反対側から入射した入射光の一部は、第一孔部131Aを通過し、第二反射部141B及び第一反射部131Bで順に反射された後、第二孔部141Aを通過する反射成分光となる。また、当該入射光の他の一部は、第一孔部131Aを通過し、第二反射部141B及び第一反射部131Bで反射されずに第二孔部141Aを通過する通過成分光となる。そして、本実施形態では、これらの反射成分光と通過成分光との干渉光が第二基板側から出射される。
[Action and effect of the present embodiment]
The
このような干渉フィルター100では、干渉フィルター100から出射される光として、第一反射部131Bや第二反射部141Bで反射されずに通過する通過成分光が含まれる。通過成分光は、反射部131B,141Bでの拡散や吸収がない。したがって本実施形態の干渉フィルター100では、例えばファブリーペローエタロン等と比較して、出射光の光強度を大きくすることができる。これにより、干渉フィルター100から出射された光に基づいて分光測定を実施する時に、ノイズの影響を抑制した分光測定が可能となる。
In such an
本実施形態の干渉フィルター100は、第一光学領域130を有する第一基板110と、第二光学領域140を有する第二基板120と、を備える。そして、第一基板110の第二基板120に対向する面に設けられ、第一通過部を構成する複数の第一孔部131Aを有し、第一孔部131A以外の部分が第一反射部131Bとなる第一ミラー131により第一光学領域130が構成されている。また、第二基板120の第一基板110に対向する面に設けられ、第二通過部を構成する複数の第二孔部141Aを有し、第二孔部141A以外の部分が第二反射部141Bとなる第二ミラー141により、第二光学領域140が構成されている。
The
このような構成では、第一基板110に対して、複数の第一孔部131Aを有する第一ミラー131を設け、第二基板120に対して複数の第二孔部141Aを有する第二ミラー141を設けることで、上述したような、通過成分光と反射成分光との干渉光を出射させる干渉フィルター100を容易に構成することができ、構成の簡素化を図れる。
In such a configuration, a
本実施形態の干渉フィルター100において、入射光の進行方向、つまり、光検出部12の光軸LDに沿って第一光学領域130を第二光学領域140に投影した際に、第一孔部131Aは、第二孔部141Aの一部及び第二反射部141Bの一部に重なり、第二孔部141Aは、第一孔部131Aの一部及び第一反射部131Bの一部に重なる。
これにより、光軸LDに沿って入射光を干渉フィルター100に入射させることで、光軸進行方向に対して第一光学領域と第二光学領域とが重なる領域のうちの各第二孔部141Aから通過成分光と反射成分光との干渉光を出射させることができる。
In the
As a result, by allowing incident light to enter the
本実施形態の分光測定装置10は、上述した干渉フィルター100と、干渉フィルター100の光出射側から出射された光を検出する光検出部12と、を備える。
上述したように、干渉フィルター100では、例えばファブリーペローエタロン等と比較して、出射光の光強度を大きくすることができる。したがって、当該干渉フィルター100を用いた分光測定装置10において、光検出部12で干渉フィルター100から出射された光を検出する場合に、光検出部12で受光する光量を増大できる。したがって、本実施形態の分光測定装置10では、ノイズの影響を抑制した精度の高い分光測定を実施することができる。
The
As described above, the
本実施形態の分光測定システム1は、上述したような分光測定装置10と、制御装置20とを備える。制御装置20は、1つ又は複数のプロセッサー22を備え、当該プロセッサー22は、干渉フィルター100を変化させた際に、分光測定装置10の光検出部12から出力される信号値を取得し、フーリエ解析により当該信号値を解析して、入射光に含まれる各波長の光の光強度を算出する。
一般に、ファブリーペローエタロン等の分光素子を用いた従来の分光測定では、特定のピーク波長を中心とした、分光素子の性能に応じた所定の半値幅の光が分光素子から透過される。この場合、分光素子の性能を高めて半値幅を狭くすることで、ピーク波長の光に対する光強度の正確な測定を実施できる。しかしながら、半値幅を狭めると、その分、分光素子を透過する光の強度も低下するので、ノイズの影響が大きくなる。これに対して、本実施形態では、上述のように、通過成分光と反射成分光との双方の光が光検出部12で受光されるので、ファブリーペローエタロンのように、特定波長をピーク中心とした所定波長域の光が出力されるものではなく、光検出部12から出力される信号値を大きくでき、ノイズの影響を抑制できる。
また、本実施形態では、上述のように、特定の波長の光を透過させるものではなく、光路長差lを変化させた際の干渉光の光強度変化(信号値の変化)から、フーリエ解析により、各波長に対する光強度を算出する。よって、特定のピーク波長を中心とした所定の半値幅の光を透過させる分光素子とは異なり、干渉フィルター100の性能による測定精度の低下がなく、測定精度の向上を図ることができる。つまり、本実施形態の分光測定システム1では、ノイズの影響を抑制しつつ、精度の高い分光測定を実施することができる。
The
Generally, in conventional spectroscopic measurement using a spectroscopic element such as a Fabry-Perot etalon, light having a predetermined half-value width centered on a specific peak wavelength and corresponding to the performance of the spectroscopic element is transmitted through the spectroscopic element. In this case, by improving the performance of the spectroscopic element and narrowing the half width, it is possible to accurately measure the light intensity of the light of the peak wavelength. However, when the half-value width is narrowed, the intensity of light transmitted through the spectroscopic element is correspondingly reduced, increasing the influence of noise. On the other hand, in the present embodiment, as described above, both the transmitted component light and the reflected component light are received by the
Further, in this embodiment, as described above, light of a specific wavelength is not transmitted, but Fourier analysis is performed from the light intensity change (signal value change) of the interference light when the optical path difference l is changed. to calculate the light intensity for each wavelength. Therefore, unlike a spectroscopic element that transmits light having a predetermined half-value width centered on a specific peak wavelength, the performance of the
[第二実施形態]
次に、第二実施形態について説明する。
上記第一実施形態において、フィルター中心軸LFが光検出部12の光軸LDに対して傾斜するように、干渉フィルター100が配置する例を示した。
これに対して、第二実施形態では、干渉フィルター100の配置角度が調整可能となる点で、上記第一実施形態と相違する。なお、以降の説明にあたり、既に説明した構成については同符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
[Second embodiment]
Next, a second embodiment will be described.
In the above-described first embodiment, an example in which the
In contrast, the second embodiment differs from the first embodiment in that the arrangement angle of the
図6は、本実施形態の分光測定装置10Aの概略構成を示す図である。
本実施形態の分光測定システムは、第一実施形態と同様、分光測定装置10Aと、制御装置20とを備える。ここで、本実施形態の分光測定装置10Aは、図6に示すように、光学系11、干渉フィルター100、光検出部12、及びモジュール制御部13に加え、さらに、角度調整部14を備える。
FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of the
The spectroscopic measurement system of this embodiment includes a
角度調整部14は、干渉フィルター100に接続され、干渉フィルター100の設置角度、つまり、光検出部12の光軸LDに対するフィルター中心軸LFの角度を調整する。角度調整部14の具体的な構成は特に限定されず、例えば、図6に示すように、干渉フィルター100を保持する保持部14Aと、保持部14Aの一部に設けられ、光軸LD及びフィルター中心軸LFに直交する回動駆動軸14Bと、回動駆動軸14Bを中心に干渉フィルター100を保持した保持部14Aを回転させる図示略の駆動部(モーターや圧電アクチュエーター等)とを備える構成等が例示できる。また、角度調整部14において、干渉フィルター100の回動させる回動駆動軸14Bとして、図6では、干渉フィルター100の一端側に設けられる例を示すが、例えば、干渉フィルター100のフィルター中心軸LFの一点を回動中心としてもよい。
The
このような本実施形態では、制御装置20の記憶部21には、電圧テーブルとして、角度調整部14による干渉フィルター100の回転量(駆動部を駆動させるための信号値)が記録されている。すなわち、本実施形態では、電圧テーブルとして、例えば、ギャップGの距離lGに対する、静電アクチュエーター150に印加する駆動電圧と、干渉フィルター100の回転量とが記録される。干渉フィルター100の回転量としては、例えば、ギャップGの距離lGが変化した場合でも、通過成分光の光量が一定となる回転量が記録されていることが好ましい。
なお、ギャップGの距離lGに代えて、通過成分光と反射成分光との光路長差lが記録されていてもよく、当該光路長差lにおいて、干渉によって強め合う光の波長λが記録されていてもよい。
In this embodiment, the amount of rotation of the
Note that instead of the distance l G of the gap G, the optical path difference l between the transmitted component light and the reflected component light may be recorded, and the wavelength λ of the light that is strengthened by interference is recorded at the optical path difference l. may have been
そして、測定指令部221は、分光測定装置10を制御して、測定対象Wに対する測定を実施させる際に、記憶部21の電圧テーブルから、各距離lG(各光路長差l)に対応する静電アクチュエーターへ印加する駆動電圧と、角度調整部14での回転量とを読み出し、分光測定装置10に出力する。
このような分光測定システムでは、分光測定装置10Aは、干渉フィルター100の静電アクチュエーター150に印加する駆動電圧を順次切り替えるとともに、ギャップGの各距離lGに対して、通過成分光の光量が一定となるように、干渉フィルター100を回転させる。つまり、第一実施形態のように干渉フィルター100の傾斜角度が一定となるように固定されている場合、ギャップGの距離lGを変化させると、第一ミラー131を光軸LDに沿って第二ミラー141に投影した際の、第一孔部131Aと第二孔部141Aとが重なる面積が変化する。したがって、ギャップGを変化させる毎に、通過成分光の光量が微小に変動する。これに対して、本実施形態では、ギャップGを変化させた場合に、通過成分光の光量が変動しない角度が予め測定されており、干渉フィルター100の角度をギャップGの距離lG(光路長差l)に応じて変化させる。これにより、ギャップGを変化させた場合でも、リファレンスとなる通過成分光の光量が一定値となり、干渉光の光強度を適正に測定することが可能となる。
Then, when the
In such a spectroscopic measurement system, the
[本実施形態の用効果]
本実施形態の分光測定装置10Aは、干渉フィルター100と、光検出部12と、光検出部12の光軸LDに対して、干渉フィルター100の設置角度を変更する角度調整部14と、を備える。
これにより、上述したように、静電アクチュエーター150によって、ギャップGの距離がわずかに変動した場合でも、通過成分光の光量が一定となるように、角度調整部14による干渉フィルター100の設置角度を制御できる。よって、分光測定装置10Aは、より精度の高い分光測定を実施することができる。
[Effects of this embodiment]
The
Accordingly, as described above, even when the distance of the gap G is slightly changed by the
[変形例]
なお、本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良、及び各実施形態を適宜組み合わせる等によって得られる構成は本発明に含まれるものである。
[Modification]
In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes modifications, improvements, and configurations obtained by appropriately combining each embodiment within the scope of achieving the object of the present invention. It is.
[変形例1]
上記第一実施形態において、第一ミラー131及び第二ミラー141の一例として、図3に示すように、フィルター中心軸LF(Z方向)に直交するY方向に長手のスリット状の第一孔部131A、及び第二孔部141Aが設けられる例を示した。
これに対して、第一ミラー131や第二ミラー141の形状としては、これに限定されない。図7は、第一ミラーの他の構成例を示す図である。
例えば、図7に示すように、第一ミラー131として、X方向及びY方向に沿って均等に配置された複数の第一孔部131Cが設けられる構成としてもよい。この場合でも、第一実施形態と同様、第一ミラー131において、第一孔部131Cが第一通過部となり、第一孔部131Cが設けられていない部分が第一反射部131Bとなる。第二ミラー141についての図示は省略しているが、第一ミラー131と同形状となり、X方向及びY方向に沿って均等に配置された複数の第二孔部を設ける。
このような構成の干渉フィルター100を分光測定装置10に適用する場合、光検出部12として、複数の画素を有するイメージセンサーを用いることができる。すなわち、干渉フィルター100の、1つの第一孔部131Cから1つの第二孔部を通過した通過成分光が、光検出部12(イメージセンサー)の1画素に入射するように、干渉フィルター100を配置する。これにより、ギャップGの距離lGを変化させた際の画素毎の光強度の変化を検出でき、画素毎の分光スペクトルを算出ることが可能となる。
[Modification 1]
In the first embodiment described above, as an example of the
On the other hand, the shapes of the
For example, as shown in FIG. 7, as the
When applying the
また、図3では、第一ミラー131にY方向に沿ったスリット状の複数の第一孔部131Aを設け、図7では、第一ミラー131にX方向及びY方向に沿ったアレイ状の複数の第一孔部131Cを設ける構成を例示したが、矩形状のミラーを複数配置してもよい。例えば、Y方向に沿って長手となる第一ミラーを、間隔をあけてX方向に沿って複数並べる構成としてもよい。また、矩形状の第一ミラーをX方向及びY方向に沿って間隔を開けてアレイ状に配置してもよい。これらの場合、第一ミラーが配置されていない部分が第一通過部となり、第一ミラーが設けられている部分が第一反射部となる。なお、第二ミラー141に関しても同様である。
3, the
[変形例2]
上記第一実施形態では、光学系11によって、分光測定装置10に入射する入射光を光軸LDと並行な平行光とし、光軸LDに対してフィルター中心軸LFが傾斜して配置される干渉フィルター100に当該平行光を入射させる例を示したが、これに限定されない。
図8及び図9は、光検出部12の光軸LDに対して、フィルター中心軸LFが平行となる構成例を示す図である。
例えば、図8の分光測定装置10Bは、光学系11(図示略)として、例えばアパーチャーや凹レンズ等の入射光のビーム径を拡径する光学部品を有し、拡径された入射光が干渉フィルター100に入射される。この場合、干渉フィルター100を傾斜させなくとも、第一孔部131Aから第二孔部141Aを直接通過する通過成分光と、第一孔部131Aから第二反射部141B及び第一反射部131Bで反射された後第二孔部141Aを通過する反射成分光との干渉光を得ることができる。
[Modification 2]
In the above-described first embodiment, the
8 and 9 are diagrams showing configuration examples in which the filter center axis LF is parallel to the optical axis LD of the
For example, the
また、図9に示す分光測定装置10Cの干渉フィルター100Aでは、第一基板110の第一光学領域130は、複数の平面部132と、平面部からフィルター中心軸LFに対して、0度より大きく90度より小さい傾斜角度で傾斜する複数の傾斜部133とを有する。
ここで、XY平面と並行な平面となる平面部132は、第一通過部となり、第一基板110から入射した入射光が通過する。一方、各傾斜部133には第一ミラー134が設けられており、第一反射部を構成する。
第二基板120の第二光学領域140についても同様であり、第二通過部を構成する複数の平面部142と、平面部142からフィルター中心軸LFに対して、0度より大きく90度より小さい傾斜角度で傾斜する複数の傾斜部143と、各傾斜部143に設けられて第二反射部を構成する第二ミラー144とを備える。
なお、図9に示す干渉フィルター100Aでは、図の見やすさを考慮して、第一光学領域130及び第二光学領域140の一部を拡大したい拡大図を示しているが、それ以外の構成は、第一実施形態と同様である。
In addition, in the
Here, the
The same applies to the second
In addition, in the
このような干渉フィルター100Aでは、フィルター中心軸LFを、光検出部12の光軸LDに対して平行となるように配置し、かつ、第一実施形態と同様の光学系11を用い、光学系11によって平行光とされた光を干渉フィルター100Aに入射させる。これにより、第一実施形態と同様に、各第二孔部141Aから、通過成分光と反射成分光との干渉光を出力させることが可能となる。
また、図9に示す例では、傾斜部133が第一基板110から第二基板120側に突出し、傾斜部143が第二基板120から第一基板110側に突出しているが、これに限定されない。傾斜部133は、第一基板110のミラー設置部112から凹状に形成されて一部が傾斜面となるように構成されていてもよい。同様に、傾斜部143は、第二基板120の可動部121の第一基板110に対向する面から凹状に形成されて一部が傾斜面となるように構成されていてもよい。
In such an
In addition, in the example shown in FIG. 9, the
[変形例3]
第一実施形態において、第一ミラー131の第一反射部131B及び第二ミラー141の第二反射部141Bは、光を透過させず、入射した光を全反射させるものとしたが、これに限定されない。例えば、第一ミラー131及び第二ミラー141は、半透過半反射性の光学薄膜により構成されていてもよい。
この場合、通過成分光には、第一反射部131Bを透過した後、そのまま、第二孔部141Aを通過又は第二反射部141Bを透過する光の他、第一孔部131Aを透過し、第二反射部141Bに入射したものの、そのまま第二反射部141Bを透過した光も含まれる。同様に、反射成分光には、第一反射部131Bを透過した後、第二反射部141B及び第一反射部131Bで反射され、その後、第二孔部141Aを通過又は第二反射部141Bを透過する光、第一孔部131Aを通過し、第二反射部141B及び第一反射部131Bで反射され、その後、第二反射部141Bに入射したものの、そのまま第二反射部141Bを通過した光も含まれる。
ただし、この場合、通常のファブリーペローエタロンと同様に、第一反射部131Bと第二反射部141Bとの間で多重反射される光成分の発生するため、測定結果の解析が複雑化し、測定精度が低下するおそれがある。これに対して、上記実施形態のように、第一反射部131B及び第二反射部141Bとしては、光を全反射させる構成とすることで、測定精度の低下や、フーリエ解析の簡素化を図ることができる。
[Modification 3]
In the first embodiment, the first reflecting
In this case, after passing through the first reflecting
However, in this case, as with a normal Fabry-Perot etalon, light components are multiple-reflected between the first reflecting
[変形例4]
第一実施形態において、距離変更部として、静電アクチュエーター150を例示したが、これに限定されない。
例えば、第一基板110と第二基板120との間に設けられ、駆動電圧に応じて伸縮する圧電体を設ける構成としてもよい。また、第一基板110と第二基板120との間が密閉空間となり、当該密閉空間の内圧を変化させるポンプを接続し、内圧を変化させることでギャップGの距離を変化させる構成としてもよい。
さらには、第二実施形態のように、干渉フィルター100の設置角度を変化させる角度調整部14を距離変更部として機能させてもよい。つまり、干渉フィルター100において、ギャップGにおける距離lGは固定されているものの、角度調整部により干渉フィルター100の角度を変化させることで、第一反射部131Bから第二反射部141Bまでの光路長を変化させることができる。
[Modification 4]
In the first embodiment, the
For example, a configuration may be adopted in which a piezoelectric body is provided between the
Furthermore, as in the second embodiment, the
[変形例5]
上記第一実施形態では、光が出射する側に配置される第二基板120に可動部121及びダイアフラム部122を設ける構成としたが、第一基板110に、第一光学領域130を第二基板120側に進退させる構成を組み込んでもよい。例えば、第一基板110に、第二基板120と同様の可動部及びダイアフラム部を設ける構成としてもよい。
[Modification 5]
In the above-described first embodiment, the
[本開示のまとめ]
本開示の第一態様に係る干渉フィルターは、ギャップを介して互いに対向する第一光学領域及び第二光学領域と、前記第一光学領域及び前記第二光学領域の間の距離を変更する距離変更部と、を備え、前記第一光学領域は、光を通過させる第一通過部と、光を反射させる第一反射部とを含み、前記第二光学領域は、光を通過させる第二通過部と、光を反射させる第二反射部とを含み、前記第一光学領域の前記第二光学領域とは反対側を光入射側とし、前記第二光学領域の前記第一光学領域とは反対側を光出射側とした場合に、前記光入射側から入射される入射光の一部は、前記第一通過部を通過し、前記第二反射部及び前記第一反射部で順に反射され、前記第二通過部を通過する反射成分光となり、他の一部は、前記第一通過部を通過し、前記第二反射部及び前記第一反射部で反射されずに前記第二通過部を通過する通過成分光となり、前記反射成分光と前記通過成分光とが前記光出射側に出射される。
[Summary of this disclosure]
The interference filter according to the first aspect of the present disclosure includes a first optical region and a second optical region facing each other across a gap, and a distance changer that changes the distance between the first optical region and the second optical region wherein the first optical region includes a first passing portion that transmits light and a first reflecting portion that reflects light, and the second optical region includes a second passing portion that transmits light and a second reflecting portion for reflecting light, the side opposite to the second optical region of the first optical region is the light incident side, and the side opposite to the first optical region of the second optical region is the light emission side, part of the incident light that enters from the light incidence side passes through the first passing section, is reflected in order by the second reflecting section and the first reflecting section, and The reflected component light passes through the second passing section, and the other portion passes through the first passing section and passes through the second passing section without being reflected by the second reflecting section and the first reflecting section. The reflected component light and the passing component light are emitted to the light emitting side.
このような干渉フィルターでは、干渉フィルターから出射される光として、通過成分光が含まれるので、例えばファブリーペローエタロン等と比較して、出射光の光強度を大きくすることができる。 In such an interference filter, since the light emitted from the interference filter includes the passing component light, the light intensity of the emitted light can be increased compared to, for example, a Fabry-Perot etalon.
第一態様の干渉フィルターは、前記第一光学領域を有する第一基板と、前記第二光学領域を有する第二基板と、を備え、前記第一光学領域は、前記第一基板の前記第二基板に対向する面に設けられ、前記第一通過部を構成する複数の第一孔部を有し、前記第一孔部以外の部分が前記第一反射部を構成する第一ミラーにより構成され、前記第二光学領域は、前記第二基板の前記第一基板に対向する面に設けられ、前記第二通過部を構成する複数の第二孔部を有し、前記第二孔部以外の部分が前記第二反射部を構成する第二ミラーにより構成されている。 The interference filter of the first aspect comprises a first substrate having the first optical region and a second substrate having the second optical region, wherein the first optical region is the second optical region of the first substrate. provided on a surface facing the substrate and having a plurality of first holes forming the first passing portion, and a portion other than the first hole portions being constituted by a first mirror forming the first reflecting portion; , the second optical region is provided on a surface of the second substrate facing the first substrate, has a plurality of second holes constituting the second passing portion, and has a plurality of second holes other than the second holes A portion is composed of a second mirror that constitutes the second reflecting portion.
これにより、第一基板に対して、複数の第一孔部を有する第一ミラーを設け、第二基板に対して複数の第二孔部を有する第二ミラーを設けることで、上述したような、通過成分光と反射成分光との干渉光を出射させる干渉フィルターを容易に構成することができる。 Accordingly, by providing a first mirror having a plurality of first holes for the first substrate and providing a second mirror having a plurality of second holes for the second substrate, the above-described , an interference filter that emits interference light between the passing component light and the reflected component light can be easily configured.
第一態様の干渉フィルターにおいて、前記入射光の進行方向で、前記第一光学領域を前記第二光学領域に投影した際に、前記第一通過部は、前記第二通過部の一部及び前記第二反射部の一部に重なり、前記第二通過部は、前記第一通過部の一部及び前記第一反射部の一部に重なる。
これにより、一方向(入射光の進行方向)からの入射光を平行光として、干渉フィルターに入射させることで、前記進行方向に対して第一光学領域と第二光学領域とが重なる全領域内に含まれる各第二通過部から通過成分光と反射成分光との干渉光を出射させることができる。
In the interference filter of the first aspect, when the first optical region is projected onto the second optical region in the direction in which the incident light travels, the first passing section includes a part of the second passing section and the It overlaps a portion of the second reflecting portion, and the second passing portion overlaps a portion of the first passing portion and a portion of the first reflecting portion.
As a result, incident light from one direction (the traveling direction of the incident light) is converted into parallel light and made incident on the interference filter, so that in the entire region where the first optical region and the second optical region overlap with respect to the traveling direction, Interference light between the passing component light and the reflected component light can be emitted from each second passing portion included in the .
本開示の第二態様の分光測定装置は、上述した第一態様の干渉フィルターと、前記干渉フィルターの前記光出射側から出射された光を検出する光検出部と、を備える。
上述したように、第一態様の干渉フィルターでは、例えばファブリーペローエタロン等と比較して、出射光の光強度を大きくすることができる。したがって、当該干渉フィルターを用いた分光測定装置において、光検出部で干渉フィルターから出射された光を検出する場合に、光検出部で受光する光量を増大できる。これにより、ノイズの影響を抑制した分光測定を実施することができる。
A spectroscopic measurement device according to a second aspect of the present disclosure includes the interference filter according to the first aspect described above, and a light detection section that detects light emitted from the light emission side of the interference filter.
As described above, the interference filter of the first aspect can increase the intensity of emitted light compared to, for example, a Fabry-Perot etalon. Therefore, in a spectrometer using the interference filter, the amount of light received by the photodetector can be increased when the photodetector detects light emitted from the interference filter. This makes it possible to perform spectroscopic measurement with reduced influence of noise.
第二態様の分光測定装置において、前記光検出部の光軸に対して、前記干渉フィルターの設置角度を変更する角度調整部をさらに備える。
距離変更部によって第一光学領域と第二光学領域との距離を変更すると、通過成分光の光量がわずかに変動する。これに対して、本態様では、角度調整部によって干渉フィルターの設置角度を変更することができ、第一光学領域と第二光学領域との距離に応じて、干渉フィルターの設置角度を変更することができる。これにより、通過成分光の光量を一定として、第一光学領域と第二光学領域との距離を変化させた際の干渉光の光強度の変化を測定することができる。
The spectroscopic measurement device of the second aspect further includes an angle adjustment section that changes the installation angle of the interference filter with respect to the optical axis of the light detection section.
When the distance between the first optical region and the second optical region is changed by the distance changer, the light amount of the passing component light is slightly changed. In contrast, in this aspect, the installation angle of the interference filter can be changed by the angle adjustment section, and the installation angle of the interference filter can be changed according to the distance between the first optical region and the second optical region. can be done. This makes it possible to measure the change in the light intensity of the interference light when the distance between the first optical region and the second optical region is changed while the light intensity of the passing component light is kept constant.
本開示の第三態様に係る分光測定システムは、第二態様の分光測定装置と、前記光検出部から出力される信号値に基づいて、前記入射光に含まれる各波長の光の光強度を算出するプロセッサーと、を備え、前記プロセッサーは、フーリエ解析により前記ギャップを変化させた際の前記信号値の変化から前記各波長の光の光強度を算出する。
本態様では、分光測定装置で、干渉フィルターの第一光学領域と第二光学領域との距離を変化させた際の通過成分光と反射成分光との干渉光の光強度を測定できる。干渉光は、通過成分光と反射成分光の光路長差lに応じて、l=nλを満たす複数の特定波長λの光が強め合った合成光である。よって、光路長差lを変化させて干渉光の光強度を測定し、フーリエ解析を行うことで、各波長λに対するそれぞれの光強度、つまり、入射光の分光スペクトルを高精度に算出することができる。
A spectroscopic measurement system according to a third aspect of the present disclosure includes a spectroscopic measurement device according to the second aspect, and based on a signal value output from the photodetector, the light intensity of light of each wavelength included in the incident light is determined. a calculating processor, wherein the processor calculates the light intensity of the light of each wavelength from the change in the signal value when the gap is changed by Fourier analysis.
In this aspect, the spectrometer can measure the light intensity of interference light between the transmitted component light and the reflected component light when the distance between the first optical region and the second optical region of the interference filter is changed. The interference light is synthesized light in which a plurality of lights of specific wavelengths λ that satisfy l=nλ are strengthened according to the optical path length difference l between the transmitted component light and the reflected component light. Therefore, by measuring the light intensity of the interference light by changing the optical path difference l and performing Fourier analysis, it is possible to calculate the light intensity for each wavelength λ, that is, the spectral spectrum of the incident light with high accuracy. can.
1…分光測定システム、10,10A,10B,10C…分光測定装置、11…光学系、12…光検出部、13…モジュール制御部、14…角度調整部、14A…保持部、14B…回動駆動軸、20…制御装置、21…記憶部、22…プロセッサー、100,100A…干渉フィルター、110…第一基板、111…電極配置溝、112…ミラー設置部、120…第二基板、121…可動部、122…ダイアフラム部、123…基板外周部、130…第一光学領域、131,134…第一ミラー、131A,131C…第一孔部(第一通過部)、131B…第一反射部、140…第二光学領域、141,144…第二ミラー、141A…第二孔部(第二通過部)、141B…第二反射部、150…静電アクチュエーター(距離変更部)、151…第一電極、152…第二電極、221…測定指令部、222…解析部、G…ギャップ、LD…光検出部の光軸、LF…フィルター中心軸、W…測定対象。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記第一光学領域及び前記第二光学領域の間の距離を変更する距離変更部と、を備え、
前記第一光学領域は、光を通過させる第一通過部と、光を反射させる第一反射部とを含み、
前記第二光学領域は、光を通過させる第二通過部と、光を反射させる第二反射部とを含み、
前記第一光学領域の前記第二光学領域とは反対側を光入射側とし、前記第二光学領域の前記第一光学領域とは反対側を光出射側とした場合に、前記光入射側から入射される入射光の一部は、前記第一通過部を通過し、前記第二反射部及び前記第一反射部で順に反射され、前記第二通過部を通過する反射成分光となり、他の一部は、前記第一通過部を通過し、前記第二反射部及び前記第一反射部で反射されずに前記第二通過部を通過する通過成分光となり、前記反射成分光と前記通過成分光とが前記光出射側に出射される、干渉フィルター。 a first optical region and a second optical region facing each other across a gap;
a distance changing unit that changes the distance between the first optical region and the second optical region,
The first optical region includes a first passing portion for passing light and a first reflecting portion for reflecting light,
The second optical region includes a second passing portion for passing light and a second reflecting portion for reflecting light,
When the side of the first optical region opposite to the second optical region is the light incident side, and the side of the second optical region opposite to the first optical region is the light exiting side, from the light incident side A portion of the incident light that is incident passes through the first passing portion, is reflected in turn by the second reflecting portion and the first reflecting portion, becomes reflected component light that passes through the second passing portion, and becomes other A part of the light passes through the first passing section and becomes the passing component light that passes through the second passing section without being reflected by the second reflecting section and the first reflecting section, and the reflected component light and the passing component an interference filter through which light is emitted to the light exit side.
前記第二光学領域を有する第二基板と、を備え、
前記第一光学領域は、前記第一基板の前記第二基板に対向する面に設けられ、前記第一通過部を構成する複数の第一孔部を有し、前記第一孔部以外の部分が前記第一反射部を構成する第一ミラーにより構成され、
前記第二光学領域は、前記第二基板の前記第一基板に対向する面に設けられ、前記第二通過部を構成する複数の第二孔部を有し、前記第二孔部以外の部分が前記第二反射部を構成する第二ミラーにより構成されている、
請求項1に記載の干渉フィルター。 a first substrate having the first optical region;
a second substrate having the second optical region,
The first optical region is provided on a surface of the first substrate facing the second substrate, and has a plurality of first holes that constitute the first passing portion, and a portion other than the first holes. is composed of a first mirror that constitutes the first reflecting section,
The second optical region is provided on a surface of the second substrate facing the first substrate, has a plurality of second holes that constitute the second passing portion, and has portions other than the second holes. is composed of a second mirror that constitutes the second reflecting section,
2. An interference filter as claimed in claim 1.
請求項1または請求項2に記載の干渉フィルター。 When the first optical region is projected onto the second optical region in the direction of travel of the incident light, the first passing portion is a part of the second passing portion and a part of the second reflecting portion. overlapping, wherein the second passing portion overlaps a portion of the first passing portion and a portion of the first reflecting portion;
3. An interference filter according to claim 1 or claim 2.
前記干渉フィルターの前記光出射側から出射された光を検出する光検出部と、
を備える、分光測定装置。 an interference filter according to any one of claims 1 to 3;
a photodetector that detects light emitted from the light emission side of the interference filter;
A spectrometer, comprising:
請求項4に記載の分光測定装置。 Further comprising an angle adjustment unit that changes the installation angle of the interference filter with respect to the optical axis of the light detection unit,
The spectroscopic measurement device according to claim 4.
前記光検出部から出力される信号値に基づいて、前記入射光に含まれる各波長の光の光強度を算出するプロセッサーと、を備え、
前記プロセッサーは、フーリエ解析により前記ギャップを変化させた際の前記信号値の変化から前記各波長の光の光強度を算出する、
分光測定システム。 A spectroscopic measurement device according to claim 4 or claim 5;
a processor that calculates the light intensity of light of each wavelength included in the incident light based on the signal value output from the light detection unit;
The processor calculates the light intensity of the light of each wavelength from the change in the signal value when the gap is changed by Fourier analysis.
Spectroscopic measurement system.
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